Ing. Česlav Nastulczyk OKD, a.s. Důl ČSM, Stonava 1077, 735 34 tel.: +420 596 451 292 e-mail:
[email protected] Ing. Marek Chodura OKD, a.s. Důl ČSM, Stonava 1077, 735 34 tel.: +420 596 451 292 e-mail:
[email protected]
PROVOZNÍ VÝSLEDKY MODERNÍ VRTACÍ A SVORNÍKOVACÍ SOUPRAVY SUPER TURBO BOLTER A VYHODNOCENÍ RAŽBY 294 227 V SAMOSTATNÉ SVORNÍKOVÉ VÝZTUŽI NA DOLE ČSM Abstract On the mine ČSM was in the year 2007 drifted the third in the way tunel in individual startabolting. Great result was obtained due to a good organisation of work together with using of new generation drilling and bolting machine Super Turbo Bolter. Paper in detail describe in the same way the geologic datas of drifting as well as dissertate and evaluate technological and econnomical aspects of starta-bolting.
Základní geologické údaje Třída 294 227 byla ražena pod stropem sloje 29b sp.l.sp.č. (648), v 2.a kře na závodě Sever. Mocnost sloje se v oblasti 2.a kry pohybuje od 173 cm do 298 cm (údaje z ražeb, z vydobytých sousedních porubů 294 205, 294 207/1 a z geologicko-průzkumných vrtů). Úklon sloje je relativně rovnoměrný a pohybuje se od 5° do 10° směrem k VSV-SV. Hloubka uložení sloje v místě plánované ražby třídy 294 227 je 970 m až 1000 m pod povrchem. Přímé nadloží sloje je tvořeno vrstvami prachovce a střednězrnného pískovce o mocnostech od 0,97 m do 5,2 m až po nejbližší nebilanční nadložní sloj 29b sp.l. v.č. (649), uloženou ve vzdálenosti od 15m do 18m nad slojí 29b sp.l. sp.č. (648). Jílovec nacházející se v bezprostředním podloží vrchní části sloje 29b sp.l. přechází do kořenového prachovce a je silně rozpukaný. V prachovcích je patrná jemná laminace pískovcovou složkou ve směru vrstevních ploch. U pískovců se zpravidla jedná o nepravidelná lokální nahloučení uhelné hmoty. U vrstev uložených bezprostředně nad slojí (tj. do vzdálenosti cca 2 m nad stropem sloje) je místy patrné i tektonické porušení puklinami ve směru téměř kolmém ke směru vrstev. Na sloj zpravidla nasedá vrstva prachovce, jejíž mocnost a prostoupení laminami psamitické složky je proměnlivé. V této vrstvě uložené v bezprostředním nadloží sloje jsou nepravidelně rozptýleny úlomky zuhelnatělé organické hmoty a dle výskytu výše zmíněných puklin lze předpokládat její značné primární porušení. Místy je tato prachovcová vrstva erodována a přímo na sloj nasedá kompaktní střednězrnný pískovec. V přímém podloží sloje 29b sp.l. sp.č. (648) je uložen jílovec až prachovec, místy kořenový o mocnosti od 0,9 m do 1,75 m s místním výskytem pelosideritů. Pak následuje zpravidla neoznačená sloj (642) v nebilančním vývoji, případně její reprezentant o mocnosti od 0,5 m do 0,7 m. Dále do podloží se střídají polohy pískovce a prachovce až po nejbližší podložní sloj 30 (634) v bilančním vývoji, uloženou cca 13m pod slojí 29b sp.l. sp.č. (648).
Základní údaje raženého díla • • • • • • • •
celková délka důlního díla: 481 m, podpěrná výztuž (profil OO-O-12): 0 - 117 m (K24/0,5m), svorníková výztuž a podpěrná výztuž (profil SBR): 117 - 128 m (K24/1,0m), výška profilu - 3,4 m, šířka profilu – 5,1 m, strop - 7 ks svorníků v řadě, boky - 2 ks svorníků v každém boku, vzdálenost řad – 1,0 m, samostatná svorníková výztuž: 128 - 481 m, výška profilu – 3,4 m, šířka profilu 4,8 m, strop - 7 ks svorníků v řadě, boky – 2 ks svorníků v každém boku, vzdálenost řad – 1,0 m, odtěžení: TP 630, doprava: ZD 24 rozpojování: razicí kombajn AM 132, mocnost sloje: 2,1 – 2,2 m,
Technologie vyztužování třídy 294 227 Strop: • •
• •
• •
ocelová kotevní tyč systému AT (typ APB-1-k), průměr tyče - 21,7 mm, délka tyče 2400 mm (při vyčnívající části závitu z vývrtu 100 mm činí délka kotevní tyče ve vývrtu 2300 mm), lepicí ampule – LOKSET HS (1 ks rychletuhnoucí HSF1-30 – mezikruží u kořene kotevní tyče, 1 ks pomalutuhnoucí AV-180 - zbývající část mezikruží k ústí vývrtu), průměr ampule 24 mm (Pro zalepení kotevní tyče po celé délce byla použita jedna ampule rychletuhnoucí pryskyřice délky 450 mm a jedna ampule pomalutuhnoucí pryskyřice 800 mm), ocelový pramencový kotevní prvek (typ Flexibolt), počet drátů – 7, průměr pramence 23 mm, délka - 5000 mm (při vyčnívající části zámku z vývrtu 150 mm činí délka pramence ve vývrtu 4850 mm), lepicí ampule – LOKSET HS (1 ks super pomalutuhnoucí – v celém mezikruží až k ústí vývrtu), průměr ampule 25 mm (Pro zalepení pramence v jeho kořenové části byla použita jedna ampule super pomalutuhnoucí pryskyřice 2000 mm). Boky: sklolaminátová kotevní tyč (typ FIB 24/BO), průměr tyče - 24 mm, délka tyče 1500 mm (při vyčnívající části závitu z vývrtu 100 mm činí délka kotevní tyče ve vývrtu 1400 mm), lepicí ampule – LOKSET HS (1 ks pomalutuhnoucí – v celém mezikruží až k ústí vývrtu), průměr ampule 24 mm (Pro zalepení kotevní tyče po celé délce byla použita jedna ampule pomalutuhnoucí pryskyřice 800 mm).
Nedílnou součástí všech výše uvedených kotevních prvků jsou podložky, matice, pásnice a pažící síta zajišťující pevný kontakt svorníků se stropem a boky důlního díla. Zavěšení dopravní a technologické dráhy ZD 24: •
ocelový pramencový kotevní prvek (typ Reflex), počet drátů – 7, průměr pramence 23 mm, délka - 2400 mm (při vyčnívající části pramence se závitem z vývrtu 200 mm činí délka pramence ve vývrtu 2200 mm),
•
• •
lepicí ampule – LOKSET HS (1 ks pomalutuhnoucí – u kořene vývrtu), průměr ampule 24 mm (Pro zalepení 500-1000 mm pramence u kořene byla použita jedna ampule pomalutuhnoucího lepidla 800 mm). Vrtání a kotvení: Pro vrtání vývrtů a instalaci výše uvedených kotevních prvků do boků důlního díla byla používána ruční pneumatická vrtačka Turmag FIV. Pro vrtání vývrtů a instalaci výše uvedených kotevních prvků do stropu důlního díla byla používána pneumatická vrtací a svorníkovací souprava Super Turbo Bolter ST 1500/1300 2S.
V minulosti bylo k vrtání a svorníkování použito vrtacích a svorníkovacích souprav Gopher ABS 350/3 LP se 3. stupňovým teleskopem a turbínovou hnací jednotkou. Modernější zařízení Super Turbo Bolter 1500/1300 2S s 2. stupňovým teleskopem dosahuje cca 2x vyšší přítlačnou sílu (8,3 kN) a s 4. válcovou vzduchovou hnací jednotkou dosahuje cca 2 x vyšší kroutící moment (350 Nm). Nasazením dvou výkonnějších vrtacích a svorníkovacích zařízení na ražbě umožnilo zkrátit technologické časy a zvýšit denní postup až na 12 m. Dne 15.11.2007 ve III. směně na ražbě č. 294 227 byl proveden časový snímek dvou pracovních cyklů. 115 - 210
55 min
210 - 222 222 - 253 253- 300 300 - 350 350 - 415
12 min 31 min 7 min 50 min 25 min
vrtání a instalace stropních a bočních svorníků, 2 ks lanových svorníků přidání lutny a ZD 24 C pro mezidopravník zabírka 1 m razícím kombajnem zavěšení sít a pásnice vrtání a instalace stropních a bočních svorníků zabírka 1 m razícím kombajnem
Zabírka na 1 m pomocí kombajnu AM 132 v profilu o šířce 4,8 m a výšce 3,4 m. K vrtání a instalaci ocelových stropních svorníků bylo použito pouze 1 ks vrtacího a svorníkovacího zařízení Super Turbo Bolter 1500/1300 2S. Pro vrtání vývrtů stropních svorníků bylo použito dvoukřídlých wolframových korunek s negativním úhlem břitu, ø 27 mm, výrobce SANDVIK. Vrtání a instalace bočních sklolaminátových svorníků byla prováděna jednou ruční vrtačkou typu TURMAG FIV. Pro vrtání vývrtů bylo použito dvoukřídlých korunek s negativním úhlem břitu ø 28 mm, výrobce Weldgrip.
Průběh ražby chodby 294 227 •
•
•
Úvodní 117 m dlouhý úsek chodby 294 227 byl zahájen dne 9.10.2007 v chodbovém profilu OO-O-12 (K 24/0,5 m). Při ražbě tohoto úseku byl dosahován průměrný denní postup 5,22 m, z počátku ražby byly dosahovány nižší postupy z důvodu přechodu tektonických poruch. Ražba chodby 294 227 v kombinované výztuži byla zahájena dne 5.11.2007 ve staničení 117 m v obdélníkovém profilu o výšce 3,4 m a šířce 5,1 m. Chodba byla vyztužována 7. kusy svorníků typu AT v každé řadě. Jednotlivé řady svorníků byly navzájem svázány pásnicemi a vzdálenost mezi řadami svorníkové výztuže byla maximálně 1 m. V této kombinované výztuži představující 11 m ražby (úsek staničení 117 - 128 m) byla pod svorníkovou výztuž dimenzovanou na plnou únosnost stavěna podpěrná výztuž v lichoběžníkovém profilu SBR (K 24/1,0 m). Podpěrná výztuž v této fázi ražby zajišťuje funkci přechodu mezi podpěrnou a samostatnou svorníkovou výztuží. V úseku podbudovaném TH výztuží bylo dosahováno průměrného postupu ražby 5,5 m za den. Úsek staničení 117 – 481 m realizován v období od 6.10.2007 do 4.1.2008 pouze v samostatné svorníkové výztuži v obdélníkovém profilu o výšce 3,4 m a šířce 4,8 m. V průběhu ražby v samostatné svorníkové výztuži byl kladen maximální důraz na správnou instalaci svorníků, dodržení maximální povolené zabírky a dodržení rozměrů profilu díla viz. obr. č. 1. V tomto období byl dosahován průměrný postup ražby 8,5 m za den. Z počátku ražby ve svorníkové výztuži byly nižší postupy způsobeny nezkušeností osádky (v provozu pouze jedno vratcí a svorníkovací zařízení ze dvou z důvodu zaškolení osádky na novou technologii).
Seznam použitých výztužných prvků na 1 bm raženého díla v samostatné svorníkové výztuži v profilu díla výška 3,4 m, šířka 4,8 m ks (1bm)
materiál
4 2 7 0.83 7 4 4 12 7 3 0.33 1 0.05 1
síť boční MIDO 1100x1700 síť stropní MIDO 2500x1000 ocelový svorník 2.4 m lanový svorník 2.4 m podložka pro svorník sklolaminátový svorník 1.5 m podložka nekov. pro sklolaminátový svorník pryskyřice pomalutuhnoucí 24/800 pryskyřice rychletuhnoucí 24/450 oko závěsné závěs svorníkový 70-M24 pásnice L = 4.5m extenzometr s 2 stupnicemi korunka vrt. dvoukřídlá M16
Cenové náklady výztužných prvků samostatné svorníkové výztuže se na 1bm pohybují od 10.000-11.000 Kč. Tyto náklady jsou dosažitelné v případě ražby v optimálních podmínkách
(bez nutnosti zahuštění svorníkové výztuže, dodržování technologické kázně - vyhovující instalace svorníků). Cenové náklady výztužných prvků TH výztuže srovnatelného profilu OO-O-14 (K 24/0,5 m) jsou cca. 13.000-14.000 Kč, tato cena je platná v případě nákupu nového materiálu - bez znovupoužití. Při porovnání nákladů výztužných prvků je cena v TH výztuži vyšší cca o 30 %. Výhody použití samostatné svorníkové výztuže: • nižší materiálové náklady na 1bm raženého díla • cca 7x nižší dopravní náročnost při dopravě výztužného materiálu • svorníková výztuž aktivně zvyšuje pevnost horninového masívu a tím snižuje deformaci důlního díla, nedochází k rozvrstvení stropu a následným tlakovým projevům v bocích a počvě díla • snížení fyzické náročnosti při vyztužování díla • výrazné zvýšení bezpečnosti práce při ražbě a provozu porubu (neprovádí se plenění TH výztuže) • snížení aerodynamického odporu díla • při provozu porubu odpadá nutnost přípravy výklenku, přebudovávání pilířového TH oblouku za postupujícím porubem a plenění TH výztuže • zvýšení stability a únosnosti na styku porub/chodba • snížení obslužnosti při provozování porubu • zvýšení využití provozních časů strojních zařízení v porubu Nevýhody použití samostatné svorníkové výztuže: • omezená možnost použití samostatné svorníkové výztuže jen ve vhodných geologických, geomechanických a hydrogeologických podmínkách • nutnost provedení výpočtu parametrů únosnosti samostatné svorníkové výztuže nezávislou odborně způsobilou osobou • investice do vrtacích a svorníkovacích zařízení • zaškolení osádky na novou technologií • zřízení týmu pro svorníkovou výztuž sestávajícího s inženýra pro svorníkování a minimálně 3 technologů pro svorníkování s přesně definovanými pravomocemi • zvýšené riziko vzniku samovznícení závalových prostor z důvodu obtížného zavalování díla za postupujícím porubem • zvýšení kvality a kontroly účinnosti instalovaných větrních přepážek (riziko vytlačování stařinné atmosféry do pracovního prostoru) • kotvení vratných stanic pásových dopravníků Závěr: Samostatná svorníková výztuž při ražbě díla č. 294 227 je na základě provedeného vyhodnocení ekonomicky výhodnější a perspektivně umožňuje dosažení vyšších výkonových parametrů v připravovaném porubu č. 294 207. Nezanedbatelným přínosem je zvýšení bezpečnosti a snížení úrazovosti zaměstnanců při ražbách a dobývání. Do předložené analýzy nebylo možné zapracovat jiné ekonomické vstupy, jako například znovupoužití obloukové TH výztuže, které se pohybuje v rozmezí 40-60 %, jelikož nebyly známy související náklady s pleněním, výklizem a provozem rovnačky.
Obrázek č.1 - Schéma rozmístění kotevních prvků a podpěrné výztuže
